Tribologisches Prüfsystem für Dichtungsanwendungen

Inhaltsangabe In vielen technischen Anlagen werden Radial-Wellendichtringe (RWDR) eingesetzt, um das Aggregat am Austritt von Wellen abzudichten und somit Leckage von Schmierstoff zu vermeiden. Bedingt durch die fortschreitende Entwicklung von Anlagen und Maschinen ergeben sich auch immer neue Anforderungen an die eingesetzten RWDR, was in gleichem Maß eine Weiterentwicklung des RWDR erfordert. Die Entwicklung neuer Elastomere für RWDR gestaltet sich in der Regel jedoch sehr zeit- und kostenintensiv. Bis zum jetzigen Zeitpunkt existiert kein standardisiertes Ersatzsystem für RWDR, da es mit bekannten Tribometern nicht möglich ist die spezifischen Kontaktbedingungen eines RWDR-Systems abzubilden. Am Lehrstuhl für Maschinenelemente und Getriebetechnik (MEGT) wurde aus diesem Grund im Rahmen eines öffentlich geförderten Forschungsvorhabens ein sogenanntes Ringflächen-Tribometer (RFT) entwickelt und in Betrieb genommen. Mit diesem Ersatzsystem ist es möglich das Verschleißverhalten verschiedener Elastomere miteinander zu vergleichen oder Verträglichkeitsuntersuchungen von Elastomer und Schmierstoff zueinander durchzuführen. Erste Untersuchungen zum Reibungs- und Verschleißverhalten auf dem RFT zeigen jedoch noch gewisse Abweichungen im Vergleich zu Ergebnissen eines RWDR-Systems, was eine direkte Übertragbarkeit verhindert. [FVA578I] Auf Grundlage der Arbeiten aus dem Forschungsvorhaben FVA 578-II „Praxistaugliche Prüfmethodik für Reibungs- und Verschleißuntersuchungen am tribologischen Ersatzsystem von RWDR“ werden in der vorliegenden Forschungsarbeit tiefergehende Untersuchungen zu dem Reibungs- und Verschleißverhalten des RFT durchgeführt und mit Ergebnissen eines RWDR-Systems verglichen, um die Abweichungen im Detail herauszuarbeiten [FVA578II]. Ergänzend zu den experimentellen Untersuchungen wird in der Finite-Elemente Simulationsumgebung ABAQUS ein integrierter Berechnungsansatz entwickelt, mit dem es zum ersten Mal möglich ist das Betriebsverhalten des RFT auf makroskopischer Ebene näher zu betrachten. Mit diesem Modell werden Größen wie Reibmoment, Kontakttemperatur und Kontaktpressung über dem Gleitweg simulativ ausgewertet und mit Ergebnissen des integrierten Berechnungsansatzes für RWDR verglichen. Diese detaillierten Einblicke in die Kontaktverhältnisse werden dazu genutzt, die systembedingten Unterschiede zu verstehen und Optimierungsansätze für das RFT abzuleiten. Diese Optimierungsansätze werden in der Simulation umgesetzt und deren Effekt zunächst simulativ überprüft. Nach positiver, simulativer Bewertung der Ansätze folgt die konstruktive Umsetzung am Prüfstand mit anschließender experimenteller Validierung.